ES2818807T3 - Control system including local and central controllers for a wind turbine system that has multiple rotors - Google Patents
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Abstract
Un sistema de turbina eólica (2) que comprende una pluralidad de turbinas eólicas (6) montadas en una estructura de soporte común (4), en la que cada una de la pluralidad de turbinas eólicas incluye un rotor (22) y un sistema de generación de energía (32) accionado por el rotor, en el que el sistema de turbina eólica comprende además: medios de control locales (50) que incluyen una pluralidad de módulos de control local dispuestos para optimizar el rendimiento de una respectiva de entre la pluralidad de turbinas eólicas en línea con un conjunto de objetivos de control local, en el que cada uno de los módulos de control local es operativo para supervisar la operación de la respectiva de entre la pluralidad de turbinas eólicas y para enviar comandos de control local (60) a la misma para conseguir el conjunto de objetivos de control local; medios de control centralizados (52) configurados para supervisar la operación del sistema de turbina eólica y proporcionar comandos de control centralizados (54) a la pluralidad de turbinas eólicas para conseguir un conjunto de objetivos de control y supervisión asociados con al menos dos de la pluralidad de turbinas eólicas, caracterizado por que los medios de control centralizados se disponen además para determinar un conjunto de objetivos de control locales y proporcionar los objetivos de control locales a la pluralidad de turbinas eólicas.A wind turbine system (2) comprising a plurality of wind turbines (6) mounted on a common support structure (4), wherein each of the plurality of wind turbines includes a rotor (22) and a system of rotor-driven power generation (32), wherein the wind turbine system further comprises: local control means (50) including a plurality of local control modules arranged to optimize the performance of a respective one of the plurality of wind turbines in line with a set of local control targets, in which each of the local control modules is operative to supervise the operation of the respective one of the plurality of wind turbines and to send local control commands (60 ) to the same to achieve the set of local control objectives; centralized control means (52) configured to supervise the operation of the wind turbine system and provide centralized control commands (54) to the plurality of wind turbines to achieve a set of control and supervision objectives associated with at least two of the plurality of wind turbines, characterized in that the centralized control means is further arranged to determine a set of local control targets and provide the local control targets to the plurality of wind turbines.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema de control que incluye controladores local y central para un sistema de turbina eólica que tiene múltiples rotoresControl system including local and central controllers for a wind turbine system that has multiple rotors
Campo técnicoTechnical field
La invención se refiere a un sistema de control que comprende controladores locales y controladores centrales para el control de un sistema de turbina eólica que tiene múltiple rotores.The invention relates to a control system comprising local controllers and central controllers for the control of a wind turbine system having multiple rotors.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
El tipo más común de turbina eólica es la turbina eólica de tres palas a barlovento de eje horizontal (HAWT), en la que el rotor de la turbina está en el frente de la góndola y mirando al viento incidente en su torre de turbina de soporte.The most common type of wind turbine is the horizontal axis windward three-bladed wind turbine (HAWT), in which the turbine rotor is at the front of the nacelle and facing the incident wind on its supporting turbine tower. .
Existen un cierto número de diseños de turbina eólica alternativos. Un ejemplo es la turbina eólica de tipo matriz de rotor múltiple.There are a number of alternative wind turbine designs. An example is the multiple rotor array type wind turbine.
El documento EP1483501B1 divulga una turbina eólica de tipo matriz de rotor múltiple en la que se montan una pluralidad de rotores coplanares en una estructura de soporte común. Dicha configuración consigue economías de escala que pueden obtenerse con turbinas de un único rotor muy grande, pero evita los inconvenientes asociados con dichas elevadas masas de pala, componentes electrónicos de potencia expandidos y otros similares. Sin embargo, aunque dicha turbina eólica de rotor múltiple coplanar tiene sus ventajas, presenta dificultades para implementar el concepto en la práctica, particularmente en cómo controlar múltiples rotores para conseguir una producción de energía óptima. El documento EP1483501B1 plantea la estrategia de control tratando cada turbina eólica del sistema como un elemento separado que es controlado individualmente.EP1483501B1 discloses a multiple rotor array type wind turbine in which a plurality of coplanar rotors are mounted on a common support structure. Such a configuration achieves economies of scale that can be obtained with very large single rotor turbines, but avoids the drawbacks associated with such high blade masses, expanded power electronics, and the like. However, although such a coplanar multiple rotor wind turbine has its advantages, it presents difficulties in implementing the concept in practice, particularly in how to control multiple rotors to achieve optimal power production. Document EP1483501B1 outlines the control strategy treating each wind turbine in the system as a separate element that is individually controlled.
El documento US2003/0168864 divulga un sistema de conversión de energía eólica optimizado para aplicación marina. Cada turbina eólica incluye un casco semi-sumergible con un peso de lastre que es móvil para incrementar la estabilidad del sistema. Cada turbina eólica tiene una matriz de rotores distribuidos en una torre para distribuir el peso y cargas y para mejorar el rendimiento en producción de potencia en donde el viento cortante es elevado. El documento GB2443886 divulga una disposición de turbina eólica que comprende una torre y al menos dos brazos que se proyectan hacia el exterior desde la misma. Fijándose una turbina eólica a un extremo de cada brazo. Se divulga un método de control que puede alinear las turbinas con el dirección del viento por medio de un ajuste del paso de palas.US2003 / 0168864 discloses a wind energy conversion system optimized for marine application. Each wind turbine includes a semi-submersible hull with a ballast weight that is movable to increase the stability of the system. Each wind turbine has a matrix of rotors distributed in a tower to distribute the weight and loads and to improve the performance in power production where the cutting wind is high. GB2443886 discloses a wind turbine arrangement comprising a tower and at least two arms projecting outwardly from it. Attaching a wind turbine to one end of each arm. A control method is disclosed which can align the turbines with the wind direction by adjusting the blade pitch.
El documento WO2010/021585 divulga una disposición soportada en agua que utiliza unidades de pontones, que comprenden turbinas para generar energía eléctrica a partir de una fuerza del viento predominante. Se divulgan unos medios para controlar el movimiento de rotación de la pala del impulsor durante su rotación. Los medios están adaptados para tener capacidad de asignar a la pala del propulsor diferentes posiciones de rotación durante una única revolución.Document WO2010 / 021585 discloses a water-borne arrangement using pontoon units, comprising turbines to generate electrical power from a prevailing wind force. A means is disclosed for controlling the rotational movement of the impeller blade during its rotation. The means are adapted to have the ability to assign the impeller blade different rotational positions during a single revolution.
Es contra estos antecedentes como se ha concebido la invención.It is against this background that the invention has been conceived.
Sumario de la invenciónSummary of the invention
En un aspecto la invención proporciona un sistema de turbina eólica, de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de turbinas eólicas montadas en una estructura de soporte común, en el que cada una de la pluralidad de turbinas eólicas incluye un rotor y un sistema de generación de energía accionado por el rotor, en el que el sistema de turbina eólica comprende además:In one aspect the invention provides a wind turbine system, according to claim 1, comprising a plurality of wind turbines mounted on a common support structure, wherein each of the plurality of wind turbines includes a rotor and a rotor driven power generation system, wherein the wind turbine system further comprises:
medios de control localizados que incluyen una pluralidad de módulos de control locales, en el que cada uno de los módulos de control local es operativo para supervisar la operación de una respectiva de la pluralidad de turbinas eólicas y para enviar comandos de control local a la misma para conseguir un conjunto de objetivos de control local; medios de control centralizados configurados para supervisar la operación del sistema de energía eólica y proporcionar comandos de control centralizados a la pluralidad de turbinas eólicas para conseguir un conjunto de objetivos de control y supervisión asociados con al menos dos de la pluralidad de turbinas eólicas.localized control means including a plurality of local control modules, wherein each of the local control modules is operative to supervise the operation of a respective of the plurality of wind turbines and to send local control commands thereto to achieve a set of local control objectives; centralized control means configured to monitor the operation of the wind energy system and provide centralized control commands to the plurality of wind turbines to achieve a set of control and monitoring objectives associated with at least two of the plurality of wind turbines.
Ventajosamente, el sistema de la invención permite que cada una de las turbinas eólicas optimice su propio rendimiento ajustándose a objetivos de control local, mientras también toma parte en objetivos de control centralizados para mejorar el rendimiento del sistema de turbina eólica como un conjunto. El tipo de sistema de la invención puede ser conocido también como un "sistema de turbina eólica o de generación eólica de rotor múltiple" y cada turbina eólica puede denominarse como un módulo de turbina eólica. Advantageously, the system of the invention allows each of the wind turbines to optimize its own performance by adjusting to local control objectives, while also taking part in centralized control objectives to improve the performance of the wind turbine system as a whole. The type of system of the invention may also be known as a "multiple rotor wind generation or wind turbine system" and each wind turbine may be referred to as a wind turbine module.
En una realización, los medios de control locales y los medios de control centralizados se implementan en un dispositivo de cálculo común. Así pues, en dicha configuración, pueden concentrarse los recursos de cálculo en una única localización física, lo que puede mejorar la fiabilidad dado que la detección de datos y la transmisión de datos se concentran en un único punto. El sistema puede ser también por lo tanto más efectivo en coste. En dicha configuración, los medios de control locales y los medios de control centralizados pueden implementarse en un dispositivo de cálculo común, aunque funcionalmente separados en adecuados módulos de software funcionalmente independientes. En realizaciones alternativas los medios de control locales y los medios de control centralizados pueden implementarse en dispositivos de cálculo separados.In one embodiment, the local control means and the centralized control means are implemented in a common computing device. Thus, in such a configuration, computing resources can be concentrated in a single physical location, which can improve reliability since data detection and data transmission are concentrated at a single point. The system can therefore also be more cost effective. In such a configuration, the local control means and the centralized control means can be implemented in a common computing device, although functionally separated in suitable functionally independent software modules. In alternative embodiments the local control means and the centralized control means can be implemented in separate computing devices.
Allí donde los medios de control locales y los medios de control centralizados se implementan en dispositivos de cálculo separados, cada uno de la pluralidad de módulos de control locales puede situarse en su módulo de turbina eólica respectivo y los medios de control centralizados pueden localizarse remotamente respecto a la pluralidad de turbinas eólicas, por ejemplo en una localización en la estructura de soporte.Where the local control means and the centralized control means are implemented in separate computing devices, each of the plurality of local control modules can be located in its respective wind turbine module and the centralized control means can be located remotely with respect to to the plurality of wind turbines, for example at a location on the support structure.
En un aspecto adicional se proporciona un método de un sistema de turbina eólica de acuerdo con el primer aspecto de la invención.In a further aspect there is provided a method of a wind turbine system according to the first aspect of the invention.
En general los aspectos de la invención pueden combinarse y acoplarse de cualquier manera posible dentro del alcance de la invención.In general aspects of the invention can be combined and coupled in any way possible within the scope of the invention.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
De modo que pueda ser comprendida más completamente, se describirá ahora la invención a modo de ejemplo solamente con los siguientes dibujos, en los que:So that it may be more fully understood, the invention will now be described by way of example only with the following drawings, in which:
la Figura 1 es una vista frontal de un sistema de turbina eólica de rotor múltiple;Figure 1 is a front view of a multiple rotor wind turbine system;
la Figura 2 es una vista superior del sistema de turbina eólica de rotor múltiple de la Figura 1;Figure 2 is a top view of the multiple rotor wind turbine system of Figure 1;
la Figura 3 es una vista esquemática de una realización de un sistema de control para el sistema de turbina eólica de rotor múltiple de las Figuras 1 y 2;Figure 3 is a schematic view of one embodiment of a control system for the multiple rotor wind turbine system of Figures 1 and 2;
la Figura 4 es una vista alternativa del sistema de control de la Figura 3; yFigure 4 is an alternate view of the control system of Figure 3; Y
la Figura 5 es una vista esquemática de un sistema de control alternativo al mostrado en la Figura 4.Figure 5 is a schematic view of an alternative control system to that shown in Figure 4.
Descripción detallada de las realizaciones de la invenciónDetailed description of the embodiments of the invention
Con referencia a las Figuras 1 y 2, un sistema de turbina eólica 2 incluye una estructura de soporte 4 sobre la que se monta una pluralidad de turbinas eólicas 6 o módulos de turbina eólica 6. En esta realización, la estructura de soporte 4 es una torre esbelta que se monta sobre una cimentación 8, como es típico con los sistemas de turbina eólica modernos, aunque debería apreciarse que son posibles otras estructuras de soporte, por ejemplo estructuras de tipo celosía. Obsérvese que la expresión "turbina eólica" se usa en este caso en el sentido industrialmente aceptado para referirse principalmente a los componentes de generación del sistema de turbina eólica y como separados de la estructura de soporte 4. Obsérvese también que la cimentación 8 puede ser una masa grande, por ejemplo de hormigón o acero, embebida en el terreno o puede estar en la forma de una estructura de mono-poste o revestimiento en una instalación de turbina eólica marina.With reference to Figures 1 and 2, a wind turbine system 2 includes a support structure 4 on which is mounted a plurality of wind turbines 6 or wind turbine modules 6. In this embodiment, the support structure 4 is a slender tower that is mounted on a foundation 8, as is typical with modern wind turbine systems, although it should be appreciated that other support structures are possible, for example lattice-type structures. Note that the term "wind turbine" is used in this case in the industrially accepted sense to refer primarily to the generating components of the wind turbine system and as separate from the supporting structure 4. Note also that the foundation 8 may be a large mass, for example of concrete or steel, embedded in the ground or may be in the form of a mono-pole structure or cladding in an offshore wind turbine installation.
En esta realización, hay cuatro turbinas eólicas 6 y estas se montan en la estructura de soporte 4 en dos pares, incluyendo cada par dos turbinas eólicas 6 que se montan en la estructura de soporte 4 mediante una disposición de brazo de soporte 10.In this embodiment, there are four wind turbines 6 and these are mounted on the support structure 4 in two pairs, each pair including two wind turbines 6 that are mounted on the support structure 4 by a support arm arrangement 10.
La disposición de brazo de soporte 10 comprende una parte de montaje 12 y un primer y segundo brazos 13 que se extienden desde la parte de montaje y que soportan una turbina eólica respectiva 6. Como tal, cada uno de los brazos de soporte 13 incluye un extremo interior 16 conectado a la parte de montaje 12 y un extremo exterior 18 que se conecta a una turbina eólica 6.The support arm arrangement 10 comprises a mounting portion 12 and first and second arms 13 extending from the mounting portion and supporting a respective wind turbine 6. As such, each of the support arms 13 includes a inner end 16 connected to the mounting part 12 and an outer end 18 that connects to a wind turbine 6.
La disposición de brazo de soporte 10 se monta en la estructura de soporte 4 en la parte de montaje 12 de modo que la disposición de brazo de soporte 10 sea capaz de orientarse alrededor del eje vertical de la estructura de soporte 4. Se proporciona para esta finalidad un engranaje de orientación (no mostrado). Este movimiento proporciona un primer grado de libertad para la turbina eólica 6 con respecto a la estructura de soporte, tal como se muestra en la Figura 2 como 'FT. Esta disposición puede denominarse como disposición de orientación central. Se concibe una realización alternativa en la que cada disposición de brazo de soporte 10 se monta en una parte de montaje de modo que las dos disposiciones de brazo de soporte 10 se orientan al mismo tiempo. Por ejemplo, la parte de montaje puede ser común a ambas disposiciones de brazo de soporte. The support arm arrangement 10 is mounted to the support structure 4 in the mounting portion 12 so that the support arm arrangement 10 is capable of being oriented around the vertical axis of the support structure 4. It is provided for this. Purpose an orientation gear (not shown). This movement provides a first degree of freedom for the wind turbine 6 with respect to the support structure, as shown in Figure 2 as' FT. This arrangement can be referred to as a central orientation arrangement. An alternative embodiment is envisioned in which each support arm arrangement 10 is mounted to a mounting portion so that the two support arm arrangements 10 are oriented at the same time. For example, the mounting portion can be common to both support arm arrangements.
Asimismo, cada turbina eólica 6 puede disponerse para orientarse a izquierda y derecha con respecto al brazo de soporte 13 en el que se monta. Con este fin, las turbinas eólicas 6 se montan en sus brazos de soporte respectivos 13 mediante una unidad de orientación 20, por ejemplo denominada como unidad de orientación del módulo. El montaje de cada una de las turbinas eólicas 6 sobre una unidad de orientación del módulo 20 proporciona un segundo grado de libertad de las turbinas eólicas 6 con respecto a la estructura de soporte 2 , tal como se muestra en la Figura 2 por "F2". En las realizaciones solo se presenta una disposición de orientación central.Also, each wind turbine 6 can be arranged to be oriented left and right with respect to the support arm 13 on which it is mounted. To this end, the wind turbines 6 are mounted on their respective support arms 13 by an orientation unit 20, for example referred to as a module orientation unit. The mounting of each of the wind turbines 6 on an orientation unit of the module 20 provides a second degree of freedom of the wind turbines 6 with respect to the support structure 2, as shown in Figure 2 by "F2" . In embodiments only a central orientation arrangement is presented.
Cada turbina eólica 6 incluye un rotor 22 que se monta de modo giratorio en una góndola 23 de la forma usual. El rotor 22 tiene un conjunto de tres palas 24 en esta realización. Rotores de tres palas es la configuración de rotor más común, pero son conocidos también diferentes números de palas. Por lo tanto, las turbinas eólicas 6 tienen la capacidad de generar energía a partir del flujo de viento que pasa a través del área barrida o "disco de rotor" 26 asociado con la rotación de las palas.Each wind turbine 6 includes a rotor 22 that is rotatably mounted on a nacelle 23 in the usual way. The rotor 22 has a set of three blades 24 in this embodiment. Three-bladed rotors are the most common rotor configuration, but different numbers of blades are also known. Thus, wind turbines 6 have the ability to generate power from the flow of wind passing through the swept area or "rotor disk" 26 associated with the rotation of the blades.
Las Figuras 1 y 2 muestran los componentes estructurales principales del sistema de turbina eólica 2, aunque el experto en la materia entenderá que las realizaciones ilustradas se han simplificado para no ofuscar la invención con detalle innecesario. Se proporcionará ahora una explicación adicional sobre los componentes del sistema del sistema de turbina eólica 2 con referencia también a la Figura 3.Figures 1 and 2 show the main structural components of the wind turbine system 2, although the person skilled in the art will understand that the illustrated embodiments have been simplified so as not to obscure the invention in unnecessary detail. A further explanation on the system components of the wind turbine system 2 will now be provided with reference also to Figure 3.
En un nivel de los sistemas, cada turbina eólica 6 puede incluir una caja de engranajes 30 que es accionada por el rotor 22 y un sistema de generación de energía que incluye un generador 32 conectado a la caja de engranajes 30 y que suministra la energía generada a un sistema convertidor 34. Se proporciona también un sistema de control de paso 36 para controlar el ángulo de ataque de las palas con relación al viento. La configuración precisa del generador 32 y del sistema convertidor 34 no es esencial para la invención y no se describirán en detalle. Sin embargo, para las presentes finalidades pueden considerarse como convencionales y, en una realización, pueden basarse en una arquitectura de convertidor a escala total (FSC) o una arquitectura de generador de inducción de doble alimentación (DFIG), aunque serían conocidas para el experto en la materia otras arquitecturas. Asimismo, en la realización ilustrada cada una de las turbinas eólicas puede considerarse que es sustancialmente idéntica, de modo que solo una se ha etiquetado completamente en la Figura 3 por claridad. En general, los diferentes módulos de turbina eólica no necesitan ser idénticos. Por ejemplo pueden usarse tamaños de rotor diferente, diferentes generadores, etc.At a systems level, each wind turbine 6 may include a gearbox 30 that is driven by rotor 22 and a power generation system that includes a generator 32 connected to gearbox 30 and supplying the generated power. to a converter system 34. A pitch control system 36 is also provided to control the angle of attack of the blades relative to the wind. The precise configuration of generator 32 and converter system 34 is not essential to the invention and will not be described in detail. However, for the present purposes they can be considered as conventional and, in one embodiment, can be based on a full scale converter (FSC) architecture or a double-feed induction generator (DFIG) architecture, although they would be known to the skilled person. in the matter other architectures. Also, in the illustrated embodiment each of the wind turbines can be considered to be substantially identical, such that only one has been fully labeled in Figure 3 for clarity. In general, the different wind turbine modules do not need to be identical. For example different rotor sizes, different generators, etc. can be used.
En la realización ilustrada, la salida de energía del convertidor 34 de cada turbina eólica 6 se suministra a una unidad de distribución 40 que tiene como función recibir las entradas de energía 42 desde las turbinas eólicas 6 a través de un cableado 44 adecuado para una transmisión hacia una carga 46, que se muestra en este caso como la red eléctrica. Aunque no se muestra en este caso debería apreciarse que la unidad de distribución 40 puede situarse en cualquier posición adecuada, por ejemplo dentro de la torre 4. El experto en la materia será consciente de que existen diferentes opciones de conversión y transmisión de la energía y estarían dentro de las capacidades del experto en la materia especificar un sistema adecuado. Por ello este aspecto no se describirá con detalle adicional en el presente documento.In the illustrated embodiment, the energy output of the converter 34 of each wind turbine 6 is supplied to a distribution unit 40 whose function is to receive the energy inputs 42 from the wind turbines 6 through a wiring 44 suitable for a transmission toward a load 46, shown in this case as the electrical network. Although not shown in this case it should be appreciated that the distribution unit 40 can be located in any suitable position, for example within the tower 4. The skilled person will be aware that there are different options for conversion and transmission of energy and it would be within the capabilities of the person skilled in the art to specify a suitable system. Therefore this aspect will not be described in further detail here.
Debería observarse en este punto que solo se describe en el presente documento un único sistema de turbina eólica 2 , pero que pueden agruparse diversos de dichos sistemas conjuntamente para formar una planta de generación eólica, también denominada como una granja eólica o "parque" eólico. En este caso, se proporcionaría una instalación (no mostrada) de control y distribución para la planta de generación eólica para coordinar y distribuir las salidas de potencia desde los sistemas de turbina eólica individuales a la red más amplia.It should be noted at this point that only a single wind turbine system 2 is described herein, but that various such systems can be grouped together to form a wind generation plant, also referred to as a wind farm or wind "park". In this case, a control and distribution facility (not shown) would be provided for the wind generation plant to coordinate and distribute the power outputs from the individual wind turbine systems to the wider network.
Dado que el sistema de turbina eólica 2 incluye una pluralidad de turbinas eólicas 6, cada una de las cuales es funcional para generar energía eléctrica cuando el rotor es accionado por el viento, el sistema incluye medios de control locales 50 que son operativos para supervisar la operación de la respectiva de la pluralidad de turbinas eólicas y para enviar a las mismas comandos para conseguir un conjunto de objetivos de control locales, como se explicará. En esta realización, los medios de control locales 50 se proporcionan en la forma de una pluralidad de módulos de control local 50 que se realizan como dispositivos de cálculo respectivos estando dedicado cada uno de ellos a una turbina eólica 6, 49 asociada.Since the wind turbine system 2 includes a plurality of wind turbines 6, each of which is functional to generate electrical power when the rotor is driven by the wind, the system includes local control means 50 that are operative to monitor the operation of the respective of the plurality of wind turbines and to send the same commands to achieve a set of local control objectives, as will be explained. In this embodiment, the local control means 50 are provided in the form of a plurality of local control modules 50 which are realized as respective computing devices, each of them being dedicated to an associated wind turbine 6, 49.
La responsabilidad de los módulos de control local 50 es supervisar la operación de una turbina eólica 6, 49 específica y controlar la operación de sus diversos componentes para conseguir los objetivos de control locales. Por ejemplo, con referencia a una única turbina eólica 6, 49 por claridad, el módulo de control local puede: supervisar la velocidad del rotor y enviar comandos de control de paso al sistema de control de paso 36 para seguir la referencia de velocidad nominal, que puede determinarse localmente para cada turbina, pero que puede fijarse de modo que sea común a lo largo de un grupo de turbinas, durante las condiciones de operación de potencia por encima de la nominal;The responsibility of the local control modules 50 is to supervise the operation of a specific wind turbine 6, 49 and to control the operation of its various components to achieve local control objectives. For example, with reference to a single wind turbine 6, 49 for clarity, the local control module can: monitor rotor speed and send pitch control commands to pitch control system 36 to follow the nominal speed reference, which can be determined locally for each turbine, but which can be set so that it is common throughout a group of turbines, during operating conditions of power above nominal;
envía comandos de control al generador 32 para seguir una velocidad de captura de energía del viento óptima durante condiciones de operación de potencia por debajo de la nominal; sends control commands to generator 32 to follow an optimal wind energy capture rate during below-rated power operating conditions;
envía comandos de orientación a una unidad de orientación 20 de la góndola para mantener la góndola en una orientación correcta con respecto al viento de modo que se optimice la extracción de energía;sends orientation commands to an orientation unit 20 of the nacelle to keep the nacelle in a correct orientation with respect to the wind so that energy extraction is optimized;
envía comandos de control de paso y del generador para reducir las cargas sobre la pala y cojinete;sends pitch and generator control commands to reduce shovel and bearing loads;
envía comandos de paso de pala individuales para reducir la inclinación de la góndola y pala local y las cargas de orientación;sends individual blade pitch commands to reduce nacelle and local blade tilt and yaw loads;
protege a las turbinas locales contra cargas o una situación de operación inusual parando o reduciendo la potencia de las turbinas afectadas. Dichas condiciones podrían ser temperatura de componente alta, vibración excesiva, sobrevelocidad, fallos de sensores y actuadores del sistema, a modo de ejemplo.protects local turbines against loads or an unusual operating situation by stopping or reducing the power of the affected turbines. Such conditions could be high component temperature, excessive vibration, overspeed, system sensor and actuator failures, for example.
En sumario, como un grupo, los módulos de control local 50 son responsables de controlar la funcionalidad de cada turbina eólica 6 individualmente de forma que ignoren la interacción entre la turbina eólica 6 y el resto del sistema de turbinas eólicas de rotor múltiple 2. Así pues, los módulos de control locales 50 están específicamente dirigidos a optimizar el rendimiento de una turbina eólica 6 respectiva en línea con un conjunto asociado de objetivos de control locales y para no tener en cuenta cómo la operación de las otras turbinas eólicas 6 o la estructura de soporte 2 puede influir en cómo deberían operarse las turbinas eólicas individuales como un grupo más amplio.In summary, as a group, the local control modules 50 are responsible for controlling the functionality of each wind turbine 6 individually in a way that ignores the interaction between the wind turbine 6 and the rest of the multiple rotor wind turbine system 2. Thus thus, the local control modules 50 are specifically aimed at optimizing the performance of a respective wind turbine 6 in line with an associated set of local control objectives and to disregard how the operation of the other wind turbines 6 or the structure Support 2 can influence how individual wind turbines should be operated as a larger group.
Para proporcionar una estrategia de control coordinada, el sistema de turbina eólica 2 incluye también medios de control centralizados 52 que se configuran para supervisar la operación del sistema de energía eólica, es decir las turbinas eólicas 6 y la estructura de soporte 4 para proporcionar comandos de control centralizados a la pluralidad de turbinas eólicas 6 para conseguir un conjunto de objetivos de control y supervisión para las turbinas eólicas como un grupo. En esta realización, los medios de control centralizados 52 se proporcionan mediante un módulo de control central que es un dispositivo de cálculo incorporado en la unidad de control y distribución central 40. En este caso, el módulo de control central 52 puede localizarse dentro de la estructura de soporte 4.To provide a coordinated control strategy, the wind turbine system 2 also includes centralized control means 52 that are configured to monitor the operation of the wind power system, that is, the wind turbines 6 and the support structure 4 to provide control commands. centralized control to the plurality of wind turbines 6 to achieve a set of control and monitoring objectives for the wind turbines as a group. In this embodiment, the centralized control means 52 is provided by a central control module which is a calculation device incorporated in the central control and distribution unit 40. In this case, the central control module 52 can be located within the support structure 4.
El módulo de control central 52 consigue el control sobre cada una de las turbinas eólicas 6 proporcionando comandos de control a las mismas. Tal como se muestra en la Figura 3, el módulo de control central 52 produce la salida de comandos de control 54 que son recibidos por cada una de las turbinas eólicas 6 y, más en particular, se reciben por los módulos de control local 50. Los comandos de control 54 pueden ser un tipo de comando de "difusión" en los que el mismo comando se envía a cada turbina eólica 6, o los comandos pueden ser un tipo de comando "dirigido" en los que se envía un comando de control específico a una o más seleccionadas, pero no a todas, de las turbinas 6.The central control module 52 achieves control over each of the wind turbines 6 by providing control commands to them. As shown in Figure 3, the central control module 52 outputs the control commands 54 that are received by each of the wind turbines 6 and, more particularly, are received by the local control modules 50. The control commands 54 can be a "broadcast" type of command in which the same command is sent to each wind turbine 6, or the commands can be a "directed" type of command in which a control command is sent. specific to one or more selected, but not all, of the turbines 6.
Se observará que la Figura 3 es una vista esquemática, de modo que la forma en la que los comandos de control 54 se transfieren a las turbinas eólicas 6 no se representa explícitamente. Sin embargo, se apreciará que puede existir un cableado adecuado en el sistema de turbina eólica que interconecte la unidad de control central 52 a las turbinas eólicas 6 y, más específicamente, a los módulos de control local 50. Las interconexiones pueden ser conexiones directas o "punto a punto" o pueden ser parte de una red de área local (LAN) operada bajo un protocolo adecuado (CAN-bus o Ethernet por ejemplo). Además, debería apreciarse que en lugar de usar cableado, los comandos de control 54 pueden transmitirse de modo inalámbrico a través de una red inalámbrica adecuada, por ejemplo funcionando bajo las normas WiFi™ o ZigBee™ (IEEE802.11 y 802.15.4 respectivamente).It will be noted that Figure 3 is a schematic view, so that the way in which the control commands 54 are transferred to the wind turbines 6 is not explicitly depicted. However, it will be appreciated that there may be suitable wiring in the wind turbine system that interconnects the central control unit 52 to the wind turbines 6 and, more specifically, to the local control modules 50. The interconnections may be direct connections or "point to point" or they can be part of a local area network (LAN) operated under a suitable protocol (CAN-bus or Ethernet for example). Furthermore, it should be appreciated that instead of using wiring, the control commands 54 can be transmitted wirelessly over a suitable wireless network, for example operating under the WiFi ™ or ZigBee ™ standards (IEEE802.11 and 802.15.4 respectively). .
El objetivo del módulo de control central 52 es implementar una estrategia de control armoniosa por parte del grupo de turbinas eólicas 6 de modo que sus interacciones entre ellas y las interacciones entre las turbinas eólicas 6 y la estructura de soporte 4 se gestionen de la forma más efectiva. Expresado en otra forma, el módulo de control central 52 aplica una estrategia de control de nivel más elevado a la operación del sistema de turbina eólica 2, mientras que los módulos de control local 50 aplican una estrategia de control de nivel más bajo a cada turbina eólica 6 respectiva de modo individual. Sin embargo, ambos "niveles" de la estrategia de control funcionan conjuntamente de modo armonioso para optimizar el rendimiento del sistema de energía eólica 2 , tanto en términos de producción de energía absoluta, de eficiencia en la producción como de optimización de la fatiga.The objective of the central control module 52 is to implement a harmonious control strategy by the wind turbine group 6 so that their interactions between them and the interactions between the wind turbines 6 and the supporting structure 4 are managed in the most efficient way. effective. In other words, the central control module 52 applies a higher level control strategy to the operation of the wind turbine system 2, while the local control modules 50 apply a lower level control strategy to each turbine. respective wind 6 individually. However, both "levels" of the control strategy work together harmoniously to optimize the performance of the wind power system 2, both in terms of absolute energy production, production efficiency and fatigue optimization.
De acuerdo con la invención, la unidad de control central se dispone además para determinar un conjunto de objetivos de control locales y proporcionar los objetivos de control locales a la pluralidad de turbinas eólicas. De esta forma puede asegurarse que las estrategias de control local no entran en conflicto entre sí o al menos si surgen circunstancias de conflicto, por ejemplo ciertas condiciones de operación, la unidad de control central tiene esto en cuenta y proporciona objetivos de control local adecuados para los controladores locales.In accordance with the invention, the central control unit is further arranged to determine a set of local control targets and provide the local control targets to the plurality of wind turbines. In this way it can be ensured that local control strategies do not conflict with each other or at least if conflicting circumstances arise, for example certain operating conditions, the central control unit takes this into account and provides adequate local control objectives for local drivers.
Las siguientes realizaciones se dan a modo de ejemplo para ilustrar cómo debería funcionar el módulo de control central 52 para controlar las turbinas eólicas 6.The following embodiments are given by way of example to illustrate how the central control module 52 should function to control the wind turbines 6.
En una realización, se plantea que se localizan cercanas entre sí un par de turbinas eólicas 6, por ejemplo dos de las turbinas eólicas 6 que están asociadas con una disposición de brazo de soporte común 10, interactúan aerodinámicamente de modo que sus velocidades de rotor quedan sincronizadas. Esto se denomina a veces como "enervamiento". Puede no ser deseable dado que una o ambas de las turbinas eólicas 6 afectadas pueden comenzar a funcionar a una velocidad que no sea óptima para las condiciones del viento predominantes. En estas circunstancias, el módulo de control central 52 es operativo para supervisar las velocidades de rotación de las turbinas eólicas 6 y tomar acciones si se detecta o predice una situación de enclavamiento. Por ejemplo, el módulo de control central 52 puede enviar comandos de control 54 a los módulos de control local 50 de las turbinas eólicas asignadas para solucionar la situación, esto puede conseguirse ajustando las ganancias de la función de control de velocidad de las turbinas eólicas 6.In one embodiment, it is proposed that a pair of wind turbines 6 are located close to each other, for example two of the wind turbines 6 that are associated with a common support arm arrangement 10, interact aerodynamically so that their rotor speeds remain synchronized. This is sometimes referred to as "enervation". It may be undesirable since one or both of the affected wind turbines 6 may start operating at a speed that is not optimal for the prevailing wind conditions. Under these circumstances, the central control module 52 is operative to monitor the rotational speeds of the wind turbines 6 and take action if a stall situation is detected or predicted. For example, the central control module 52 can send control commands 54 to the local control modules 50 of the assigned wind turbines to remedy the situation, this can be achieved by adjusting the gains of the speed control function of the wind turbines 6 .
En otra realización, el módulo de control central 52 puede ser operativo para detectar condiciones peligrosas de hielo en las palas. Esto puede conseguirse supervisando la carga en las raíces de la pala e identificando cualquier cambio que sea indicativo de crecimiento del hielo. El experto en la materia apreciará que existen otras técnicas para supervisar la acumulación de hielo en las palas. Por ejemplo, el crecimiento de hielo puede determinarse a través de la detección de desequilibrios en el rotor o a través de la supervisión de la curva de potencia real en comparación con una curva de potencia teórica a una temperatura baja predeterminada.In another embodiment, the central control module 52 may be operative to detect dangerous ice conditions on the blades. This can be accomplished by monitoring the load on the shovel roots and identifying any changes that are indicative of ice growth. The person skilled in the art will appreciate that there are other techniques for monitoring ice build-up on blades. For example, ice growth can be determined by detecting imbalances in the rotor or by monitoring the actual power curve compared to a theoretical power curve at a predetermined low temperature.
En esta realización, el módulo de control central 52 podría configurarse para tomar la acción de detener todas las turbinas eólicas o parar unas seleccionadas de entre las turbinas eólicas, dependiendo de la gravedad del crecimiento de hielo. Esto reducirá el riesgo de que se lance el hielo fuera de la pala y produzca daños.In this embodiment, the central control module 52 could be configured to take the action of stopping all wind turbines or stopping selected ones from among the wind turbines, depending on the severity of the ice growth. This will reduce the risk of ice blowing off the shovel and causing damage.
En una realización, el módulo de supervisión de carga puede usarse además en conexión con una situación de reducción de carga en la que la turbina eólica es instruida desde un operador externo para reducir su producción. El módulo de supervisión de carga puede determinar en cuáles de las turbinas eólicas reducir la carga. Por ejemplo puede reducirse la carga de un par de turbinas eólicas mientras se mantiene el otro par en producción nominal o, alternativamente, puede reducirse la carga de todas las turbinas eólicas, posiblemente a diferentes ritmos.In one embodiment, the load monitoring module can be further used in connection with a load reduction situation in which the wind turbine is instructed from an external operator to reduce its production. The load monitoring module can determine on which of the wind turbines to reduce the load. For example the load on one pair of wind turbines can be reduced while keeping the other pair at nominal production or, alternatively, the load on all the wind turbines can be reduced, possibly at different rates.
En las realizaciones anteriores, el módulo de control central 52 se configura para supervisar las turbinas eólicas 6, para evaluar si hay cualquier interacción no deseada entre las turbinas eólicas 6 y tomar entonces medidas para resolver esa interacción.In the above embodiments, the central control module 52 is configured to monitor the wind turbines 6, to assess whether there are any unwanted interactions between the wind turbines 6, and then take action to resolve that interaction.
Sin embargo, además de gestionar la interacción entre las turbinas eólicas 6, el módulo de la unidad de control central 52 puede ser operativo también para supervisar la interacción entre las turbinas eólicas 6 y la estructura de soporte 4 y para enviar comandos de control central 54 a las turbinas eólicas 6 para gestionar esa interacción de modo que se eviten efectos indeseados.However, in addition to managing the interaction between the wind turbines 6, the central control unit module 52 can also be operative to monitor the interaction between the wind turbines 6 and the support structure 4 and to send central control commands 54 to wind turbines 6 to manage that interaction so that unwanted effects are avoided.
En una realización, la unidad de control central puede disponerse para determinar un comando de control central para una turbina eólica teniendo en cuenta interacciones estructurales y/o aerodinámicas entre las turbinas eólicas o módulos de turbina eólica. De esta forma puede evitarse que la operación de una turbina afecte de modo adverso a la operación de otra turbina o a un componente estructural del sistema de turbina eólica.In one embodiment, the central control unit may be arranged to determine a central control command for a wind turbine taking into account structural and / or aerodynamic interactions between the wind turbines or wind turbine modules. In this way, the operation of one turbine can be prevented from adversely affecting the operation of another turbine or a structural component of the wind turbine system.
A modo de ejemplo, el módulo de control central 52 puede configurarse para supervisar la carga impuesta sobre la estructura de soporte 4 recogida través de una serie de sensores 57 adecuados por las turbinas eólicas 6 y para tomar las medidas para reducir la carga o para contrarrestar oscilaciones de la torre creadas como resultado de la carga. En más detalle, durante la operación de las turbinas eólicas 6 la estructura de soporte 4 es excitada con cargas tanto estáticas como dinámicas. Un ejemplo de carga estática es el empuje producido por el rotor durante la operación que actúa en general en línea con el eje del rotor. También se produce un par por la rotación del rotor. Las cargas dinámicas pueden producirse por ejemplo por ráfagas de viento y efectos de estela desde los sistemas de turbina situados viento arriba, por resonancias que excitan la estructura de la turbina a ciertas velocidades del rotor o por inestabilidad aerodinámica de las palas que pueden generar vibraciones de pala en el sentido de la cuerda y de la longitud que se transmiten a la estructura de la turbina eólica.By way of example, the central control module 52 can be configured to monitor the load imposed on the support structure 4 collected through a series of sensors 57 suitable by the wind turbines 6 and to take measures to reduce the load or to counteract tower oscillations created as a result of loading. In more detail, during the operation of the wind turbines 6 the support structure 4 is excited with both static and dynamic loads. An example of a static load is the thrust produced by the rotor during operation which generally acts in line with the rotor axis. Torque is also produced by the rotation of the rotor. Dynamic loads can be produced for example by wind gusts and wake effects from upwind turbine systems, by resonances that excite the turbine structure at certain rotor speeds or by aerodynamic instability of the blades that can generate vibrations of blade in the direction of the chord and length that are transmitted to the structure of the wind turbine.
En general las interferencias aerodinámicas pueden provocar cargas no deseadas. Dichas cargas indeseadas pueden manejarse por el controlador central. En una realización puede manejarse una carga asimétrica sobre los módulos de turbina eólica por el controlador central reduciendo la potencia del o de los módulos de turbina eólica que tienen la carga más alta. A modo de ejemplo, una ráfaga que incida en el sistema de turbina eólica de forma asimétrica puede manejarse reduciendo la potencia del o de los módulos de turbina eólica que están más afectados y permitiendo que el o los módulos de turbina eólica que están menos afectados incrementen la captación de potencia. De esta manera, la producción de potencia puede mantenerse constante durante la ráfaga sin carga excesiva en los módulos de turbina eólica.In general, aerodynamic interference can cause unwanted loads. Such unwanted loads can be handled by the central controller. In one embodiment, an asymmetric load on the wind turbine modules can be handled by the central controller by reducing the power of the wind turbine module (s) having the highest load. By way of example, a gust impacting the wind turbine system asymmetrically can be handled by reducing the power of the wind turbine module (s) that are most affected and allowing the wind turbine module (s) that are least affected to increase. power pickup. In this way, the power output can be kept constant during the blast without excessive load on the wind turbine modules.
Las diferencias de empuje entre dos de las turbinas eólicas asociadas con la misma disposición de brazo de soporte 10 son indeseables debido a que estas diferencias crean grandes cargas de orientación en el punto en el que se fija la parte de montaje 12 a la estructura de soporte 4. Una diferencia en el empuje entre dos turbinas eólicas emparejadas podría tener lugar debido a diferentes razones, por ejemplo debido a una diferencia relativa en la velocidad del viento o la dirección del viento experimentada por las turbinas eólicas, o a que las palas de una turbina están más contaminadas con hielo o suciedad lo que podría reducir la eficiencia aerodinámica de las palas. Dichas cargas de orientación pueden medirse de diferentes formas. Por ejemplo, el empuje sobre las turbinas eólicas 6 puede estimarse a partir de mediciones de la potencia, velocidad y aceleración del generador y ángulo de paso de palas. Dicha técnica se basa en cálculos numéricos a partir de los sensores incorporados en el buje del rotor y en la góndola. Como alternativa, la carga de orientación puede medirse interpretando datos de sensores de esfuerzo en el brazo de soporte próximos a la estructura de soporte 4. El movimiento físico de la estructura de soporte 4 y de las turbinas eólicas 6 puede medirse mediante acelerómetros adecuados fijados al sistema en posiciones adecuadas. Una vez que el módulo de control central 52 ha calculado la carga de orientación sobre la estructura de soporte, puede ser entonces operativo enviar comandos de control 54 a las turbinas eólicas 6 para contrarrestar la carga de orientación. Por ejemplo, los comandos de control 54 pueden hacer que el sistema de control de paso varíe los ajustes de paso de pala en una turbina eólica hasta un valor reducido para equilibrar las cargas de empuje aplicadas por un par de las turbinas eólicas 6 montadas sobre la misma disposición de brazo de soporte.Differences in thrust between two of the wind turbines associated with the same support arm arrangement 10 are undesirable because these differences create large orientation loads at the point where the mounting portion 12 is attached to the support structure. 4. A difference in thrust between two paired wind turbines could occur due to different reasons, for example due to a relative difference in wind speed or wind direction experienced by the wind turbines, or because the blades of one turbine they are more contaminated with ice or dirt which could reduce the aerodynamic efficiency of the blades. These orientation loads can be measured in different ways. For example, the thrust on wind turbines 6 It can be estimated from measurements of generator power, speed and acceleration and blade pitch angle. This technique is based on numerical calculations from the sensors incorporated in the rotor hub and in the nacelle. Alternatively, the orientation load can be measured by interpreting data from stress sensors on the support arm close to the support structure 4. The physical movement of the support structure 4 and the wind turbines 6 can be measured by suitable accelerometers attached to the system in proper positions. Once the central control module 52 has calculated the orientation load on the support structure, it can then be operative to send control commands 54 to the wind turbines 6 to counteract the orientation load. For example, the control commands 54 can cause the pitch control system to vary the blade pitch settings on a wind turbine down to a reduced value to balance the thrust loads applied by a pair of the wind turbines 6 mounted on the wind turbine. same support arm arrangement.
El módulo de control central 52 podría configurarse también para tomar acciones para ocuparse del ruido generado por las turbinas eólicas 6 y, para este fin, el módulo de control central 52 podría controlar todas las turbinas eólicas conjuntamente para reducir el ruido o podría controlar las turbinas eólicas de diferentes maneras para controlar el perfil de ruido así como conseguir una reducción global en la generación de ruido.The central control module 52 could also be configured to take actions to deal with the noise generated by the wind turbines 6 and, to this end, the central control module 52 could control all the wind turbines together to reduce noise or it could control the turbines. wind turbines in different ways to control the noise profile as well as achieve an overall reduction in noise generation.
En un ejemplo adicional, una falta en el rotor puede compensarse por los otros módulos de rotor no en falta. Por ejemplo el control central puede disponerse para determinar que puede obtenerse un nivel de carga aceptado en una operación a carga reducida, incluso con uno o más módulos de turbina eólica no funcionando adecuadamente. En general, en el caso de cualquier desacuerdo o conflicto entre los comandos de control del sistema determinados por los módulos de control local y aquellos determinados por el módulo de control central, los comandos de control desde el módulo de control central prevalecerán. Sin embargo, se diseña que una excepción a esta regla será para funciones relacionadas con la seguridad que se implementa localmente en cada turbina eólica individual, por ejemplo funciones que actúan para limitar la velocidad máxima del rotor, supervisión de la vibración y errores de actuadores críticos.In a further example, a fault in the rotor can be compensated for by the other non-faulty rotor modules. For example central control may be arranged to determine that an accepted load level can be obtained in reduced load operation, even with one or more wind turbine modules not operating properly. In general, in the event of any disagreement or conflict between the system control commands determined by the local control modules and those determined by the central control module, the control commands from the central control module will prevail. However, an exception to this rule is designed to be for safety related functions that are implemented locally on each individual wind turbine, for example functions that act to limit maximum rotor speed, monitoring of vibration and critical actuator errors. .
La Figura 4 ilustra la estrategia de control jerárquico del sistema de turbina eólica de una forma alternativa. En este caso, puede verse que los medios de control centralizado 51 proporcionan una función de control y supervisión a los medios de control locales 49 y por lo tanto comunican con cada uno de los módulos de control local 52. Los módulos de control local 50 envían comandos de control local 60 a cada subsistema controlable dentro de la turbina eólica, por ejemplo el generador 32, el convertidor 34 y el sistema de control de paso 36. Por supuesto, debería observarse que esto se proporciona a modo de ejemplo y pueden incluirse otros subsistemas dentro de los límites de control de las unidades de control 50.Figure 4 illustrates the hierarchical control strategy of the wind turbine system in an alternative way. In this case, it can be seen that the centralized control means 51 provides a control and supervision function to the local control means 49 and therefore communicates with each of the local control modules 52. The local control modules 50 send local control commands 60 to each controllable subsystem within the wind turbine, for example generator 32, converter 34 and pitch control system 36. Of course, it should be noted that this is provided by way of example and others may be included. subsystems within the control limits of the control units 50.
En un segundo nivel de jerarquía, la unidad de control centralizado 52 coordina diversas demandas de control y datos de sensores desde el sistema de turbina eólica 2 e implementa una estrategia de control y supervisión para gestionar la turbina eólica 6 de la forma más productiva. Aquí mostrado, el módulo de control central 52 recibe demandas de control desde un controlador del operador de la red 62 y datos de sensores 57 y produce la salida de comandos de control 54 a cada uno de los módulos de control local 50 de las turbinas eólicas 6. El módulo de control centralizado 52 puede considerarse en este caso como un controlador de supervisión del sistema de turbina eólica 2. Tal como se muestra en la Figura 3, los medios de control locales 49 se implementan como módulos de control local 50 que se localizan en cada una de las turbinas eólicas y los medios de control centralizado 52 se implementan como un módulo de control central localizado en la unidad de control y distribución 40. Por lo tanto, los medios de control locales y los medios de control centralizados se implementan en plataformas de cálculo separadas.At a second level of hierarchy, centralized control unit 52 coordinates various sensor data and control demands from wind turbine system 2 and implements a control and monitoring strategy to manage wind turbine 6 in the most productive manner. Shown here, central control module 52 receives control requests from a grid operator controller 62 and sensor data 57 and outputs control commands 54 to each of the wind turbine local control modules 50. 6. The centralized control module 52 can be considered in this case as a supervisory controller of the wind turbine system 2. As shown in Figure 3, the local control means 49 are implemented as local control modules 50 which are located in each of the wind turbines and the centralized control means 52 are implemented as a central control module located in the control and distribution unit 40. Therefore, the local control means and the centralized control means are implemented on separate computing platforms.
Sin embargo, aunque la realización ilustrada es una forma de configurar la arquitectura de control jerárquica de la invención, se conciben realizaciones en las que la arquitectura jerárquica se implementa de formas diferentes.However, although the illustrated embodiment is one way to configure the hierarchical control architecture of the invention, embodiments are envisioned in which the hierarchical architecture is implemented in different ways.
Por ejemplo, en una realización alternativa, como se ilustra en la Figura 5, los medios de control locales 49 y los medios de control centralizados 51 se proporcionan en una plataforma de cálculo común 64. En este caso los medios de control centralizado 51 reciben los mismos datos que en la realización anterior. Sin embargo, en lugar de comunicar comandos de control 54 a las unidades de control local 50 que se sitúan por separado en sus turbinas eólicas 6 respectivas, en este caso los comandos de control 54 se transfieren simplemente a diferentes módulos de procesamiento dentro de la misma plataforma de cálculo 64. Se apreciará que los módulos de procesamiento pueden implementarse en unidades de hardware separadas, pero también que los módulos de procesamiento pueden implementarse como módulos de software funcionalmente separados en un entorno de hardware común. El experto en la materia apreciará que pueden realizarse modificaciones a las realizaciones específicas anteriormente descritas sin apartarse del concepto inventivo tal como se define por las reivindicaciones.For example, in an alternative embodiment, as illustrated in Figure 5, the local control means 49 and the centralized control means 51 are provided on a common computing platform 64. In this case the centralized control means 51 receives the same data as in the previous embodiment. However, instead of communicating control commands 54 to local control units 50 which are located separately in their respective wind turbines 6, in this case the control commands 54 are simply transferred to different processing modules within the same. computing platform 64. It will be appreciated that the processing modules may be implemented in separate hardware units, but also that the processing modules may be implemented as functionally separate software modules in a common hardware environment. The person skilled in the art will appreciate that modifications can be made to the specific embodiments described above without departing from the inventive concept as defined by the claims.
Por ejemplo, aunque en la realización de la Figura 3 las unidades de control local 50 se muestran como localizadas dentro de las góndolas 23 de las turbinas eólicas 6, este no necesita ser el caso y se conciben realizaciones en las que las unidades de control local se montan en diferentes localizaciones, por ejemplo sobre los brazos de soporte 13 próximos a la estructura de soporte 4. Esto puede proporcionar a las unidades de control 50 en una posición más conveniente para acceso a mantenimiento.For example, although in the embodiment of Figure 3 the local control units 50 are shown as located within the nacelles 23 of the wind turbines 6, this need not be the case and embodiments are envisioned in which the local control units are mounted in different locations, for example on the support arms 13 next to the support structure 4. This can provide the control units 50 in a more convenient position for access to maintenance.
Además, debería apreciarse que aunque la realización ilustrada incluye cuatro turbinas eólicas montadas en la estructura de soporte, esto es para ilustrar el principio del sistema de control jerárquico propuesto que puede aplicarse a sistemas de turbina eólica con más de cuatro turbinas eólicas. Más aún, se conciben realizaciones en las que las turbinas eólicas no están emparejadas en grupos de dos, como en la realización ilustrada, sino dispuestas de modo diferente y no teniendo necesariamente una relación coplanar. Furthermore, it should be appreciated that although the illustrated embodiment includes four wind turbines mounted on the support structure, this is to illustrate the principle of the proposed hierarchical control system that can be applied to wind turbine systems with more than four wind turbines. Furthermore, embodiments are envisioned in which the wind turbines are not paired in groups of two, as in the illustrated embodiment, but are arranged differently and not necessarily having a coplanar relationship.
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